第一部分 C#網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)基礎(chǔ)

第1章 C#網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)基礎(chǔ)知識

1.1 網(wǎng)絡(luò)通信模型及分類

1.1.1 分散式、集中式與分布式系統(tǒng)

為了網(wǎng)絡(luò)通信的需要，人們經(jīng)常需要對網(wǎng)絡(luò)通信模型做一定的分析，為此，提出了各種參考模型。隨著科技的進步，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的通信模型也在不斷變化，但總體目標向著“簡單明了”和“實用化”的方向發(fā)展。根據(jù)數(shù)據(jù)的通信方式，可以將通信模型分為分散式（Decentralized）系統(tǒng)、集中式（Centralized）系統(tǒng)和分布式（Distributed）系統(tǒng)三大類。

1. 分散式系統(tǒng)

在分散式系統(tǒng)中，用戶只需負責(zé)管理自己的計算機系統(tǒng)，各自獨立的系統(tǒng)之間沒有資源或信息的交換或共享，由此引起大量共享數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲，造成數(shù)據(jù)冗余，容易導(dǎo)致共享的不同用戶之間數(shù)據(jù)的不一致性，同時造成硬件的運營維護等成本大量增加。

2. 集中式系統(tǒng)

在集中式系統(tǒng)中，通過一臺主計算機保存共享的全部數(shù)據(jù)，用戶通過終端連接到這臺主計算機進行數(shù)據(jù)訪問。終端包含鍵盤和顯示器，使用通信鏈路接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。

集中式系統(tǒng)的優(yōu)點是資源集中，硬件成本低，數(shù)據(jù)共享訪問方便，減少或消除了數(shù)據(jù)的冗余與不一致。但它的主要缺點是可靠性不如分散式系統(tǒng)，一旦主機出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)都會癱瘓；另外，由于系統(tǒng)為所有用戶共享，無法滿足特殊用戶的計算需要，系統(tǒng)響應(yīng)較慢。

3. 分布式系統(tǒng)

分布式系統(tǒng)是集中式系統(tǒng)和分散式系統(tǒng)的混合，由多個連接起來的獨立計算機組成。與計算機網(wǎng)絡(luò)相比，分布式系統(tǒng)的資源以透明的形式供給用戶使用，用戶在使用資源時無須知道該資源是本地的還是遠程的，對于遠程資源也可以像本地資源一樣任意調(diào)用，而計算機網(wǎng)絡(luò)則需要先知道資源的位置，與資源所在的主機建立連接后才能使用；此外，分布式系統(tǒng)還具有高度的內(nèi)聚性，每個數(shù)據(jù)庫分布節(jié)點高度自治，有本地的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)的著名例子是萬維網(wǎng)（World Wide Web），在萬維網(wǎng)中，所有的Web看起來就好像是放在一個主機上一樣。

當(dāng)然，分布式系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)還是有相通的地方，多數(shù)分布式系統(tǒng)的建立是以計算機網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的，所以分布式系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡(luò)在物理結(jié)構(gòu)上基本相同，它們的區(qū)別主要在軟件層面。

1.1.2 C/S、B/S與P2P網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)

1. C/S模型

C/S（Client/Server）模型也叫作C/S結(jié)構(gòu)，即客戶機／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，它是在分散式系統(tǒng)、集中式系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上發(fā)展出來的，當(dāng)前的大多數(shù)通信網(wǎng)絡(luò)都是這種模型。

C/S模型將一個網(wǎng)絡(luò)事務(wù)處理分為兩部分，一部分是客戶端（Client），主要負責(zé)界面和處理業(yè)務(wù)邏輯，并為用戶提供網(wǎng)絡(luò)請求服務(wù)的接口，如數(shù)據(jù)查詢請求；一部分是服務(wù)器端（Server），一般以數(shù)據(jù)處理能力較強的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為后臺，負責(zé)接收和處理用戶對服務(wù)的請求，并將這些服務(wù)透明地提供給用戶。C/S結(jié)構(gòu)一般采用兩層結(jié)構(gòu)，如圖1-1所示。

從程序?qū)崿F(xiàn)角度來說，客戶端和服務(wù)器端間的通信先由服務(wù)器端啟動Server進程，然后等待客戶端的請求服務(wù)；客戶端啟動Client進程向服務(wù)器申請服務(wù)。服務(wù)器處理完一個客戶端請求信息后再繼續(xù)等待其他客戶端的請求，周而復(fù)始地以這樣一種方式進行。

在這種結(jié)構(gòu)中，服務(wù)器硬件需要足夠強的處理能力，才能滿足客戶的要求。

C/S結(jié)構(gòu)的技術(shù)較為成熟，其特點是交互性強，具有安全的存取模式，網(wǎng)絡(luò)通信量低，響應(yīng)速度快，利于處理大量的數(shù)據(jù)，可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢，將任務(wù)合理分配到客戶端和服務(wù)器端來實現(xiàn)，既適用于實際應(yīng)用程序，又適用于統(tǒng)一的計算和處理。但是它也有缺點，即該結(jié)構(gòu)的程序為針對性開發(fā)，不能靈活變更，維護和管理的難度比較大，通常只局限于小型局域網(wǎng)，不利于擴展。

2. B/S模型

B/S（Browse/Server）模型即瀏覽器／服務(wù)器模式，也叫B/S結(jié)構(gòu)。它只安裝維護一個服務(wù)器（Server），而客戶端采用瀏覽器（Browse）運行軟件。B/S結(jié)構(gòu)是隨著Internet技術(shù)的興起，對C/S結(jié)構(gòu)的變化和改進。它和C/S并沒有本質(zhì)區(qū)別，是C/S模型的一種特例，特殊在于這種模型必須使用HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本傳送協(xié)議）。

B/S結(jié)構(gòu)采用的是三層客戶機／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)管理層（Server）和用戶界面層（Client）增加了一層結(jié)構(gòu)，稱為中間件（Middleware），使整個體系分為三層。三層結(jié)構(gòu)是伴隨著中間件技術(shù)的成熟而興起的，核心概念是利用中間件將應(yīng)用分別表示為界面層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)存儲層3個不同的處理層，如圖1-2所示。

中間件作為構(gòu)造三層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)平臺，具有如下主要功能：負責(zé)客戶機與服務(wù)器、服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫之間的連接和通信；實現(xiàn)應(yīng)用與數(shù)據(jù)庫之間的高效連接。具有中間件的三層結(jié)構(gòu)在層與層之間相互獨立，任一層的改變都不會影響其他層的功能。

在B/S體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，用戶通過瀏覽器向分布在網(wǎng)絡(luò)上的許多服務(wù)器發(fā)出請求，服務(wù)器對瀏覽器的請求進行處理，將用戶所需信息返回到瀏覽器。而其余的工作，如數(shù)據(jù)請求、加工、結(jié)果返回以及動態(tài)網(wǎng)頁生成、對數(shù)據(jù)庫的訪問和應(yīng)用程序的執(zhí)行等，全部由服務(wù)器完成。可以看出，B/S結(jié)構(gòu)相對于C/S結(jié)構(gòu)是一個非常大的進步。

B/S結(jié)構(gòu)的主要特點是分布性強、維護方便、開發(fā)簡單且共享性強，如一臺計算機可以訪問任意一個Web服務(wù)器，用戶只需要知道服務(wù)器的網(wǎng)址即可訪問，不需要針對不同服務(wù)器分別提供專門的客戶端軟件。但B/S結(jié)構(gòu)的缺點在于數(shù)據(jù)存在安全性問題，對服務(wù)器要求過高，數(shù)據(jù)傳輸慢，軟件個性化特點明顯降低，而且實現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用構(gòu)造有較大困難。

綜上所述，兩種模式各有利弊。C/S結(jié)構(gòu)適用于特定范圍，如局域網(wǎng)；而B/S結(jié)構(gòu)則可以彌補C/S結(jié)構(gòu)在應(yīng)用平臺上的功能不足。從可擴展性和高靈活性顯示，B/S結(jié)構(gòu)將是未來的發(fā)展方向。

3. P2P模型

P2P（Peer-to-Peer）稱為對等互連模型。在此環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)上的各臺主機具有相同的功能，無主從之分，任一臺計算機都是既可當(dāng)服務(wù)器，設(shè)定共享資源供網(wǎng)絡(luò)中其他計算機使用，又可作為工作站。從程序?qū)崿F(xiàn)來說，一個應(yīng)用程序同時起到客戶端和服務(wù)器的作用。目前，它是小型局域網(wǎng)常用的組網(wǎng)方式，其優(yōu)點是配置容易，通信便利，成本低；缺點是可靠性不如C/S模型，易遭黑客攻擊。